III族氮化物半导体发光器件及其制造方法技术

提供了这样的III族氮化物半导体发光器件及其制造方法：所述III族氮化物半导体发光器件表现出提高的光提取效率，并且降低由Al的组成变化所引起的在AlGaN层中出现p型导电部和n型导电部的极化的影响。第一p型接触层是p型AlGaN层。第二p型接触层是p型AlGaN层。第一p型接触层中的Al的组成随距发光层的距离而减小。第二p型接触层中的Al的组成随距发光层的距离而减小。第二p型接触层中的Al的组成低于第一p型接触层中的Al的组成。第二p型接触层中相对单位厚度的Al的组成变化率高于第一p型接触层中相对单位厚度的Al的组成变化率。

Group III Nitride Semiconductor Light Emitting Device and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
III族氮化物半导体发光器件及其制造方法
本申请的技术涉及用于发射紫外光的III族氮化物半导体发光器件及其制造方法。
技术介绍
半导体发光器件通过在发光层的阱层中电子与空穴的复合而发光。通常，优选增大阱层中电子和空穴的浓度以提高发光效率。在用于发射紫外光的III族氮化物半导体发光器件中，常常使用AlGaN层。这是因为GaN层有效地吸收波长为365nm或更小的光。在AlGaN层中，受体(例如Mg)具有高电离能。因此，在具有高Al的组成的AlGaN层中几乎不产生空穴。因此，已经开发了用于向紫外发光器件的发光层中有效地注入空穴的技术。专利文献1公开了其中有源层103介于第一组成渐变AlGaN层102与第二组成渐变AlGaN层104之间的结构(参见专利文献1的第[0016]段和图1)。因此，空穴存在于有源层103的附近(专利文献1的第[0025]至[0028]段和图4)。专利文献1：日本专利申请特许公开(kokai)第2015-002324号非专利文献1：AppliedPhysicsExpress10,025502(2017)本专利技术人发现了这样的问题：当形成组成渐变AlGaN层时，在AlGaN层中出现p型导电部和n型导电部(非专利文献1的图5(b))。也就是说，在AlGaN层中发生极化。因此，发光器件的电阻增大，从而阻碍电流在发光器件中流动。低Al的组成的区域中的AlGaN层在一定程度上吸收波长为365nm或更小的光。因此，考虑到光吸收，需要研究光提取效率的提高。
技术实现思路
已构想出本申请的技术以用于解决常规技术中涉及的上述问题。因此，本申请的技术的一个目的是提供这样的III族氮化物半导体发光器件及其制造方法：所述III族氮化物半导体发光器件表现出提高的光提取效率，并且降低了由Al的组成变化所引起的在AlGaN层中出现p型导电部和n型导电部的极化的影响。在本申请的技术的第一方面中，提供了如下III族氮化物半导体发光器件，其包括：基底；基底上的n型半导体层；n型半导体层上的发光层；以及发光层上的p型半导体层。III族氮化物半导体发光器件的发光波长为380nm或更小。p型半导体层具有第一p型接触层和第二p型接触层。第一p型接触层布置在第二p型接触层与发光层之间。第一p型接触层是p型AlGaN层。第二p型接触层是p型AlGaN层。第一p型接触层中的Al的组成随距发光层的距离而减小。第二p型接触层中的Al的组成随距发光层的距离而减小。第二p型接触层中的Al的组成低于第一p型接触层中的Al的组成。第二p型接触层中相对单位厚度的Al的组成变化率大于第一p型接触层中相对单位厚度的Al的组成变化率。III族氮化物半导体发光器件具有第一p型接触层和第二p型接触层的两个层。第一p型接触层和第二p型接触层中的Al的组成随距发光层的距离而减小。由此，空穴浓度增加。第二p型接触层的厚度小于第一p型接触层的厚度。第二p型接触层中相对单位厚度的Al的组成变化率比第一p型接触层中相对单位厚度的Al的组成变化率更陡。因此，可以尽可能小地缩小p型接触层中的n型导电部。也就是说，可以尽可能多地消除由Al的组成单调减小的Al的组成渐变层所引起的极化的影响。因此，由Al的组成渐变层引起的电阻增大在III族氮化物半导体发光器件中被抑制。本说明书中公开的本申请的技术提供了这样的III族氮化物半导体发光器件及其制造方法：所述III族氮化物半导体发光器件表现出提高的光提取效率，并且降低了由Al的组成变化所引起的在AlGaN层中出现p型导电部和n型导电部的极化的影响。附图说明当结合附图考虑时，本申请的技术的各种其他目的、特征和许多附带优点由于其参考优选实施方案的以下详细描述变得被更好地理解而将被更容易地认识，在所述附图中：图1是根据第一实施方案的半导体发光器件的结构的示意图；图2是示出在根据第一实施方案的半导体发光器件的p型半导体层中厚度与AlN摩尔分数之间的关系的图；图3是示出在根据第一实施方案的半导体发光器件的p型半导体层中厚度与Mg浓度之间的关系的图；图4是示出在根据第一实施方案的半导体发光器件的AlGaN层中AlN摩尔分数渐变时的净极化电荷浓度的图；图5示出实施例中发光器件的沉积结构；图6示出比较例中发光器件的沉积结构；图7是示出在发光器件中流动的电流与光输出之间的关系的图；图8是示出实施例的发光器件的光输出与比较例的发光器件的光输出之比的图；以及图9是示出第二p型渐变AlxGa1-xN层的厚度与透光率之间的关系的图。具体实施方式下面将参照附图将III族氮化物半导体发光器件及其制造方法的具体实施方案作为实例进行详细描述。然而，该实施方案不应被解释为将该技术限制于此。下面描述的电极结构和半导体发光器件的层的沉积结构仅为说明性目的而给出，并且还可以采用与其不同的其他沉积结构。附图中所示各个层的厚度不是实际值，而是概念值。在本说明书中，紫外光是指波长为10nm至380nm的光。第一实施方案1.半导体发光器件图1示出根据第一实施方案的发光器件100的结构的示意图。发光器件100是倒装芯片型发光器件。发光器件100的发光波长为10nm至380nm。发光器件100具有复数个III族氮化物半导体层。如图1所示，发光器件100包括基底110、缓冲层120、n型半导体层130、发光层140、电子阻挡层150、第一p型接触层160、第二p型接触层170、透明电极TE1、分布式布拉格反射器DBR1、p电极P1、和n电极N1。在基底110的第一表面110a上，缓冲层120、n型半导体层130、发光层140、电子阻挡层150、第一p型接触层160和第二p型接触层170按此顺序形成。n电极N1形成在n型半导体层130上。p电极P1形成为与透明电极TE1接触。n型半导体层130是n型半导体层。n型半导体层是第一导电型第一半导体层。电子阻挡层150、第一p型接触层160和第二p型接触层170是p型半导体层。p型半导体层是第二导电型第二半导体层。n型半导体层和p型半导体层可以部分包括非掺杂的层。因此，发光器件100具有n型半导体层、n型半导体层上的发光层、发光层上的p型半导体层、p型半导体层上的透明电极TE1、透明电极TE1上的p电极P1、n型半导体层上的n电极N1、透明电极TE1上的分布式布拉格反射器DBRl。基底110是用于支撑半导体层的基底。基底110具有第一表面110a和第二表面110b。基底110的第一表面110a是用于生长半导体层的主表面。基底110的第一表面110a可以是平坦的或者可以具有不平坦形状。基底110的第二表面110b是用于将来自发光层140的光提取到外部的光提取表面。基底110可以由除蓝宝石之外的任何其他材料(例如AlGaN、Si、SiC和ZnO)制成。毋庸赘言，基底110可以是生长基底。缓冲层120是在一定程度上借用基底110的主表面条件并充当n型半导体层130的生长核的层。缓冲层120是低温生长AlN层、高温生长AlN层或AlGaN层中的一者。或者，缓冲层120可以包括复数个这些层。缓冲层120可以包含除上述之外的III-V族化合物。n型半导体层130是例如掺杂有Si的n型AlGaN层。n型半导体层130形成在缓冲层120上。也就是说，n型半本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种III族氮化物半导体发光器件，包括：基底；所述基底上的n型半导体层；所述n型半导体层上的发光层；以及所述发光层上的p型半导体层，其中发光波长为380nm或更小；所述p型半导体层具有第一p型接触层和第二p型接触层；所述第一p型接触层布置在所述第二p型接触层与所述发光层之间；所述第一p型接触层是p型AlGaN层；所述第二p型接触层是p型AlGaN层；所述第一p型接触层中的Al的组成随距所述发光层的距离而减小；所述第二p型接触层中的Al的组成随距所述发光层的距离而减小；所述第二p型接触层中的所述Al的组成低于所述第一p型接触层中的所述Al的组成；以及所述第二p型接触层中相对单位厚度的Al的组成变化率高于所述第一p型接触层中相对单位厚度的Al的组成变化率。

【技术特征摘要】
2017.11.10 JP 2017-2173831.一种III族氮化物半导体发光器件，包括：基底；所述基底上的n型半导体层；所述n型半导体层上的发光层；以及所述发光层上的p型半导体层，其中发光波长为380nm或更小；所述p型半导体层具有第一p型接触层和第二p型接触层；所述第一p型接触层布置在所述第二p型接触层与所述发光层之间；所述第一p型接触层是p型AlGaN层；所述第二p型接触层是p型AlGaN层；所述第一p型接触层中的Al的组成随距所述发光层的距离而减小；所述第二p型接触层中的Al的组成随距所述发光层的距离而减小；所述第二p型接触层中的所述Al的组成低于所述第一p型接触层中的所述Al的组成；以及所述第二p型接触层中相对单位厚度的Al的组成变化率高于所述第一p型接触层中相对单位厚度的Al的组成变化率。2.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体发光器件，其中所述第一p型接触层中的Mg掺杂浓度随距所述发光层的距离而增加；所述第二p型接触层中的Mg掺杂浓度随距所述发光层的距离而增加；所述第二p型接触层中的所述Mg掺杂浓度大于所述第一p型接触层中的所述Mg掺杂浓度；以及所述第二p型接触层中相对单位厚度的Mg掺杂浓度变化率高于所述第一p型接触层中相对单位厚度的Mg掺杂浓度变化率。3.根据权利要求1所述的III族氮化物半导体发光器件，其中所述第二p型接触层的厚度小于所述第一p型接触层的厚度。4.根据权利要求2所述的III族氮化物半导体发光器件，其中所述第二p型接触层的厚度小于所述第一p...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹内哲也，上山智，岩谷素显，赤崎勇，小岛久范，安田俊辉，饭田一喜，
申请(专利权)人：丰田合成株式会社，学校法人名城大学，
类型：发明
国别省市：日本,JP